La sfârșitul secolului al XX-lea, omenirea s-a confruntat cu acuta problemă de a găsi noi surse alternative de energie. Motivul pentru aceasta a fost criza iminentă a combustibilului și a energiei și poluarea din ce în ce mai mare a mediului. A fost necesar să se găsească noi surse de energie termică care să poată înlocui petrolul și gazul. Odată cu dezvoltarea energiei solare, a apărut o altă direcție mai promițătoare și, cel mai important, mai bugetară - utilizarea biocombustibililor.
Biocombustibilii sunt combustibili obținuți din prelucrarea biomasei prin mijloace termochimice sau biologice - cu ajutorul bacteriilor. Atât materiile prime vegetale, cât și animale pot fi utilizate ca biomasă, precum și reziduuri organice de producție și deșeuri de animale. Cele mai des utilizate surse sunt plantele și deșeurile de lemn.
În funcție de starea de agregare, se disting următoarele tipuri de biocombustibili:
- Solid (lemn, așchii de lemn, brichete combustibile, pelete combustibile, turbă combustibilă);
- Lichid (bioetanol, biobutanol, biometanol, biodiesel);
- Gazos (biogaz, biohidrogen).
Biocombustibili solizi
Lemnul de foc, ca acum câteva secole, continuă să fie folosit pentru a genera căldură și electricitate. Un exemplu al celei mai mari centrale electrice cu biomasă din Europa este cogenerarea austriacă. Capacitatea sa este de 66 MW.
În ciuda faptului că lumea dezvoltă și finanțează activ proiecte pentru crearea de păduri energetice în care se cultivă biomasă lemnoasă, utilizarea diverselor produse din industria prelucrării lemnului pentru obținerea biocombustibilului atrage din ce în ce mai multă atenție. Astfel de întreprinderi sunt deja destul de bine dezvoltate și își furnizează activ produsele pe piață. Acestea includ brichete de combustibil și pelete de combustibil - pelete.
Pentru a obține brichete de combustibil, se usucă și se presează diverse deșeuri biologice, precum excremente de păsări și gunoi de grajd. Brichetele rezultate sunt utilizate pentru încălzirea spațiilor rezidențiale și industriale.
Granulele de combustibil - peletele sunt utilizate în mod similar. Sunt produse din rumeguș, așchii de lemn, scoarță, lemn sub standard, paie, deșeuri agricole (coji de floarea-soarelui, coji de nuci). Pentru a obține pelete, biomasa este mai întâi zdrobită în făină, apoi intră în uscător și de la aceasta la o presă specială, unde, sub influența presiunii și a temperaturii ridicate, lignina conținută în deșeurile de lemn devine lipicioasă. Acesta face posibilă obținerea de cilindri gata preparați de biocombustibil la ieșire. O calitate distinctivă a peletelor de combustibil este conținutul lor scăzut de cenușă - aproximativ 3%.
Tehnologia de obținere a turbării combustibile utilizate pentru încălzirea clădirilor rezidențiale este, de asemenea, simplă. Materiile prime sunt livrate direct de la locul de extracție la instalația de procesare a turbelor, unde turbă este curățată de impurități (cernută), uscată și presată în brichete.
Un alt tip de biocombustibil - așchii de lemn - este utilizat în Europa la centralele termice mari, cu o capacitate de la unu la câțiva megavati. Producția de așchii de lemn se realizează direct la exploatare sau în producție folosind tocătoare speciale - tocătoare. Ca materie primă, se folosesc de obicei resturi lemnoase de dimensiuni mici și resturi de tăiere - ramuri, scoarță, cioturi etc.
Tehnologie de producție
Ca și în cazul organizării oricărui proces tehnologic, la început, se efectuează controlul materiei prime primite. În acest caz, se efectuează o verificare aleatorie a boabelor.Calitatea semințelor este utilizată pentru a judeca calitatea întregului lot.
Următorul pas este obținerea uleiului. De ce materiile prime sunt trimise la churn. Prăjiturile obținute după ce uleiurile sunt stoarse nu sunt aruncate, ele sunt folosite pentru producerea de furaje pentru animale.
Uleiurile sunt prelucrate în continuare (așa-numita esterificare). Constă în îmbogățirea uleiului cu esteri metilici. Conținutul total al acestor substanțe pe tot volumul trebuie să fie de cel puțin 96%.
Esența tehnologiei este destul de simplă: este necesar să adăugați metanol și un activator al proceselor chimice (orice alcalin). Sursa metanolului este de obicei rumeguș. Cu toate acestea, este posibilă simplificarea sarcinii. În loc să separați metanolul, puteți dilua uleiul cu cantitatea necesară de alcool izopropilic sau etanol.
Pentru ca procesele de esterificare să aibă loc, este necesar să încălziți uleiul la temperaturi ridicate. De obicei durează până la două ore în timp. În acest caz, este necesar să monitorizați constant procesul și să nu vă distrageți atenția: chiar și o ușoară creștere a temperaturii poate duce la aprinderea uleiului.
Finalizarea reacției chimice este evidențiată prin primirea unui sediment de glicerol în partea de jos și formarea a două straturi în recipient. Prin urmare, este recomandabil să se utilizeze un container transparent pentru aceste procese: în acest caz, este posibil să se determine vizual cu exactitate când procesul este finalizat, ceea ce va elimina necesitatea modificărilor ulterioare și va preveni respingerea.
Biocombustibili lichizi
Biocombustibilii lichizi devin din ce în ce mai populari datorită caracterului lor ecologic și siguranței. Este utilizat în principal în motoarele cu ardere internă. Acest tip de combustibil se obține prin prelucrarea diferitelor materiale vegetale.
Există principalele tipuri de biocombustibili lichizi:
- Bioetanol
- Biobutanol
- Biometanol
- Biodiesel
Bioetanol
Ocupă o poziție de lider în lista biocombustibililor lichizi. Domeniul său de aplicare este în mașinile obișnuite, iar în ultimii ani a fost folosit și ca biocombustibil pentru șemineele de acasă. Bioetanolul amestecat cu benzina ca combustibil are o serie de avantaje față de benzina convențională: îmbunătățește performanța motorului mașinii, își mărește puterea, nu supraîncălzește motorul, nu formează funingine, funingine și fum.
Bioetanolul este o alternativă excelentă pentru iubitorii de șemineu. Deoarece nu formează fum, funingine și emite o cantitate mică de dioxid de carbon în timpul arderii. Poate fi folosit pentru a încălzi șemineele chiar și în clădirile de apartamente. În același timp, nu există deloc pierderi de căldură, așa cum se întâmplă de obicei cu funcționarea șemineelor convenționale cu un coș de fum.
Este produs conform tehnologiei fermentației alcoolice din materii prime care conțin amidon sau zahăr: porumb, cereale, trestie de zahăr, sfeclă de zahăr. Este justificat din punct de vedere economic să se obțină etanol din materii prime care conțin celuloză.
Biobutanol
Ca combustibil pentru motoare, este mai preferabil decât bioetanolul: se amestecă mai bine cu benzina și poate fi folosit și ca combustibil separat. Pentru obținerea acestuia se folosesc culturi tradiționale: trestie de zahăr, porumb, grâu, sfeclă de zahăr. Deși mai puțin popular decât bioetanolul.
Biometanol
Tehnologia sa de producție este încă imperfectă și necesită introducerea multor dezvoltări inovatoare. Se presupune că se obține prin transformarea biochimică a fitoplanctonului marin cultivat în rezervoare speciale. Dar până acum nu a fost posibilă stabilirea producției la scară industrială. Aplicațiile pentru biometanol sunt aceleași ca și pentru metanolul convențional. Aceasta este producerea unui număr de substanțe (formaldehidă, metacrilat de metil, metilamine, acid acetic etc.), ca solvent și antigel.
Biodiesel
Este utilizat la motoarele auto atât separat, cât și într-un amestec cu combustibil diesel convențional.Pe lângă absența impactului negativ al biodieselului asupra mediului, numeroase studii au evidențiat un alt avantaj. Datorită conținutului redus de sulf, proprietățile de lubrifiere ale biodieselului sunt mai bune, ceea ce ajută la prelungirea duratei de viață a motoarelor de serie. Materiile prime pentru producerea biodieselului pot fi atât plante (bumbac, soia, rapiță), cât și uleiuri grase (palmier, rapiță, nucă de cocos), alge.
REGLĂRI NECESARE A SISTEMELOR DE VEHICULE PENTRU FUNCȚIONAREA PE BIOETANOL
Există, de asemenea, o problemă pur rusă. Conform unei îndelungate tradiții, statul nostru consideră că alcoolul este o substanță antisocială și protejează cetățenii de acesta cu taxe și restricții. În această situație, este puțin probabil ca costul combustibilului alcoolic să fie mai atractiv decât benzina obișnuită. Și li se va permite să vândă etanol non-stop? ..
Există, de asemenea, obstacole globale. Una dintre ele este lipsa unor standarde și cerințe uniforme pentru biocombustibili. Unde sunt garanțiile că, de exemplu, Opel multicombustibil care călătorește în jurul Germaniei îi va plăcea benzina bio fabricată din alte materii prime din Franța vecină? Prin urmare, modelele moderne care funcționează pe biocombustibili nu disprețuiesc de obicei benzina sau motorina.
Biocombustibili gazoși
Există două tipuri principale de combustibili gazoși:
- Biogaz
- Biohidrogen
Biogaz
Produs de fermentare a deșeurilor organice, care poate fi utilizat ca reziduuri fecale, canalizare, deșeuri menajere, deșeuri de abator, gunoi de grajd, gunoi de grajd, precum și siloz și alge. Este un amestec de metan și dioxid de carbon. Îngrășămintele organice sunt un alt produs al procesării deșeurilor menajere în producția de biogaz. Tehnologia de producție este asociată cu transformarea substanțelor organice complexe sub influența bacteriilor care efectuează fermentarea metanului.
La începutul procesului tehnologic, masa deșeurilor este omogenizată, apoi materia primă preparată este alimentată cu ajutorul unui încărcător într-un reactor încălzit și izolat, unde procesul de fermentare a metanului are loc direct la o temperatură de aproximativ 35-38 ° C. Masa deșeurilor este amestecată constant. Biogazul rezultat este alimentat într-un rezervor de gaz (utilizat pentru stocarea gazului), și apoi alimentat la un generator electric. Biogazul rezultat înlocuiește gazele naturale convenționale. Poate fi folosit ca biocombustibil sau poate genera electricitate din acesta.
Biohidrogen
Poate fi obținut din biomasă prin metode termochimice, biochimice sau biotehnologice. Prima metodă de obținere este asociată cu încălzirea deșeurilor de lemn la o temperatură de 500-800 ° C, rezultând eliberarea unui amestec de gaze - hidrogen, monoxid de carbon și metan. În metoda biochimică, se utilizează enzime ale bacteriilor Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae, care determină producția de hidrogen în timpul divizării reziduurilor vegetale care conțin celuloză și amidon. Procesul are loc la presiune normală și temperatură scăzută. Biohidrogenul este utilizat la producerea celulelor de combustibil cu hidrogen în transport și energie. Nu este încă utilizat pe scară largă.
Avantajele energiei
Interesul biologic și științific pentru resursele naturale de energie apare datorită următoarelor calități pozitive ale produsului:
- Disponibilitatea economică a materialului... Multe țări cheltuiesc mulți bani pentru a cumpăra petrol sau gaze naturale. Economia statului suferă pierderi. Biocombustibilul poate fi obținut în aproape orice țară. Producția locală de combustibil va reduce costul importului de resurse energetice străine.
- Mobilitate... Instalațiile eoliene sau solare sunt destinate exclusiv utilizării staționare. Nu poate fi transportat. Materialele biologice, dacă este necesar, pot fi transportate dintr-o regiune în alta.
- Biocombustibilul este resursă regenerabilă... Deșeurile vegetale și animale nu vor dispărea niciodată.
- Resursă naturală reduce emisiile de gaze cu efect de seră în atmosferă. Previne probabilitatea încălzirii globale.
- Utilizarea biocombustibililor pentru motoarele auto reduce costurile de întreținere.
Într-un viitor nu prea îndepărtat, utilizarea unui combustibil combustibil va fi mai ieftină decât utilizarea benzinei.
Emisii de substanțe nocive în atmosferă
Reducerea emisiilor de dioxid de carbon din combustie este un mare plus pentru biodiesel. Potrivit asigurărilor oamenilor de știință care se ocupă de aceste probleme, volumul emisiilor de CO2 din arderea biodieselului nu depășește volumul de procesare a dioxidului de carbon de către acele centrale care au servit ca sursă de materii prime pentru producerea de combustibil pe tot parcursul ciclu de viață.
Cu toate acestea, emisiile provenite din arderea combustibilului apar. De aceea nu este pe deplin corect să numim biodiesel combustibil ecologic. Cu toate acestea, unii cred că cantitatea de dioxid de carbon produsă este atât de mică încât pot fi neglijate. Această afirmație este extrem de controversată.
